3ds Max для начинающих

Желающий может найти много книг по различным пакетам моделирования, в частности по 3ds Max. На разных языках, с различным уровнем изложения и объемом материала. Какие-то подходят больше новичкам, какие-то "продвинутым" пользователям. Писать всеобъемлющие книги для профессионалов одному автору практически смысла не имеет - каждый из них сам может научить автора чему-то в той области, в которой специализируется. Также невозможно или очень сложно написать книги которые были бы одинаково полезны как для для новичков так и для и опытных пользователей.

Для новичков есть много интересных книг. Есть достаточно подробные, грамотно написанные, легко читаемые, практически полезные. Но я еще не встречал (может плохо искал?) книги, которая перед подачей, собственно, перевода менюшек объясняла суть того или иного пакета и 3D графики вообще. Наверное, подразумевается, что читатель с этим знаком. Но это далеко не так. Серией статей про 3ds Max я хочу исправить этот пробел.

Что такое 3ds Max и с чем его едят?

Начну со второго. Для серьезной (в смысле не для ознакомления) работы 3ds Max надо "есть" с мощным компьютером. Это означает, что на данный момент (лето 2014 года) очень желательная следующая конфигурация компьютера:
- процессор не ниже Intel Core i7 3 GHz 4 ядра;
- жесткий диск не менее 500 Gb;
- оперативная память не менее 6 Gb;
- монитор Full HD не менее 21'' по диагонали;
- дискретная видеокарты с не менее 2 Gb памяти.
Приветствуется наличие планшета для ввода графической информации "от руки".
Многие со мной не согласятся по поводу приведенной выше конфигурации. Кто-то скажет: "да я на пне 5-ти летней давности такое вытворяю!", а другой: "как можно серьезно на таком работать?". И оба... будут правы. Все зависит от версии программы и решаемых задач. Для каких-то задач необходим профессиональный графический редактор за несколько тысяч долларов и последняя версия программы, а для моделирования "Запорожца" хватит и Blender (бесплатный кроссплатформенный 3D редактор) и игрового компьютера не первой "свежести".
Да, и не стоит гнаться за самыми последними версиями 3ds Max только если вы не знаете, что делаете (другое дело, что старые версии Autodesk просто не продает). Помимо возросших требований к ресурсам новые версии несут новые баги которые могут быть исправлены с выходом сервис-паков, а могут и нет. К тому же некоторые инструменты претерпевают изменения, а то и вовсе исчезают. А по "устаревшим" версиям можно найти много книг или статей, роликов с сети Интернет.
Итак, вы определились с компьютером, версией 3ds Max. Теперь пора узнать, что же это такое.
3ds Max - программа для создания виртуальных сцен. Почему виртуальных - это, надеюсь, понятно - создаваемые объекты существуют только в памяти компьютера или в виде файла на жестком диске. Почему объекты? Так повелось, что все создаваемое (а создавать можно все, ну, почти, что угодно) в 3ds Max называться объектом или объектами, если их много. Например, чайник. Почему чайник? Ну, это длинная история, о ней позже.
Теперь почему сцена. Представьте, что у вас есть чайник и больше ничего. Вообще ничего. Пустота. Абсолютная. Ни один лучик света не упадет на чайник, ни один лучик не отразится от стены за чайником. Никто не узнает, что у вас есть такой вот замечательный чайник. Чайник есть. Но его нет. Чтобы чайник предстал пред нашими и вашими глазами как минимум необходим источник света, еще очень желательна камера, чтобы это все запечатлеть. Да и фон пригодится. Во-первых так чайник лучше смотрится чем на фоне черной пустоты, во-вторых отраженный свет придает картинке больше реализма.
В порядке эксперимента просмотрите ряд фотографий сделанный в открытом космосе, а затем студийные, сравните полутона, резкость световых переходов, тени.
Таким образом (упрощенно), в общем случае, с помощью 3ds Max создаются сцены содержащие видимые объекты (наш чайник, стена) и не видимые (камера, источник освещения). Чем сложнее сцена, чем больше в ней объектов, чем больше ракурсов необходимо получить в конечном итоге - тем больше необходимо объектов, источников освещения и камер.
Что мы получаем в итоге работы программы? Картинку. Самую обычную которую можно сохранить с расширением JPG и отослать другу/подруге, разместить на "стене" в социальной сети или распечатать. Но это еще не все. Можно получить на выходе целую серию картинок. А затем "пролистывать" эти картинки со скоростью, скажем, 30 кадров в секунду. Тогда у нас получится то, что когда-то называли фильм или мультфильм. Сейчас это не модно. Поэтому называют "видео".
Т.е. мы уяснили: 3ds Max в общем случае используется для создания сцен с получением на выходе статической (неподвижной) или движущийся картинки. Почему в общем случае? Потому, что в профессиональных студиях специализирующихся на 3D графике как правило используют не только один 3ds Max для достижения конечной цели: получения необходимой картинки. Да и не один человек в этом участвует. Поэтому в той или иной программе могут выполняться те или иные этапы создания картинки различными людьми.
Работу в 3ds Max можно сравнить с изготовлением фигурок/предметов из глины. Сначала лепится фигура/предмет. Потом раскрашивается. Потом подбирается окружение. Затем устанавливается камера. Потом расставляется освещение (обычно говорят: выставить свет). После этого можно делать снимки.
Все это умеет в нашем случае одна программа 3ds Max (справедливости ради надо отметить, что таких программ много, к примеру Cinema 4D, Maya, Blender). Но это также означает, что в 3ds Max можно выполнить только один из вышеуказанных этапов, или несколько. Какая бы не была хорошая программа, в ней трудно уместить все для получения качественного результата. Всегда найдется программа которая какой-то из этапов делает лучше.

Разберем этапы работы в 3ds Max и начнем вникать в терминологию 3D.
Продолжая аналогию с лепкой из глины, этап первый: МОДЕЛИРОВАНИЕ. Это построение объектов сцены. Для этого в программе имеется несколько инструментов. О них в следующих главах.
Раскраска того, что слепили: ТЕКСТУРИРОВАНИЕ. Объектам сцены назначается цвет, процедурная карта или текстура. С цветом понятно. Процедурная карта, это, грубо говоря, создание изображения по формулам основываясь на определенных параметрах которые, как правило, можно менять для достижения одного или иного результата. Например, можно раскрасить наш чайник в шахматную клетку. При этом можно менять размеры клеток, цвет и т.д.
Текстура - это нанесение на объект заранее подготовленного изображения и сохраненного в одном из графических форматов. Это может быть картинка нарисованная в Paint, фотография или отсканированный рисунок. Зачем это нужно? Чтобы придать объектам сцены необходимые свойства.

Тут необходимо несколько отвлечься.
В реальном мире свойства объекта (в данном случае нас интересуют свойства влияющие на вид объекта) определяются его физическими параметрами. Сталь, как правило, хорошо отражает и блестит на солнце, напротив, резина, выглядит серой или черной и плохо отражает. Отсюда можно сделать вывод, что на вид предмета влияет не только цвет, но и отражающая (зеркало отражает почти 100% падающих на него лучей) и преломляющая способности (вода как правило прозрачна, но из-за разных коэффициентов преломления воздуха и воды наш мозг различает наличие воды в стакане), подповерхностного рассеивания (горящая свеча вверху полупрозрачна из-за того, что свет проникает на некоторую глубину). Также, сильно влияет угол под которым падают световые лучи и наличие/отсутствие отраженного света. Т.е. то, как выглядит тот или иной предмет зависит от его физической природы и освещения (в комнате освещаемой красной лампой все будет казаться красноватым). Кроме физических свойств материала на вид и отражающие свойства объекта влияет нанесенная краска или другая обработка (например нанесение мелках канавок).
В реальном мире все это нам достается "бесплатно". В мире же 3ds Max любой моделируемый объект не обладает никакими физическими свойствами. Мало того, он еще и "пустой" внутри. И к этому надо привыкнуть. Каждый объект состоит из плоскостей (треугольники, четырехугольники, многоугольники, их обычно называют полигонами) каждая из которых имеет только одну сторону (по-умолчанию, если у материала не установлен признак 2-Sided). В это трудно поверить, ведь в реальном мире если у предмета есть одна сторона, то и, как минимум, обратная. Но мы имеем дело с чистой математикой, а она практически всевластна. Обратная сторона "прозрачна" при построении изображения (опять же, если обратное специально не указано). Моделируя в 3ds Max мы имеем дело с каркасом "из фольги нулевой толщины". Да, плоскость из которых построены наши объекты не имеет толщины. И к этому тоже надо привыкнуть.
Кстати. Чем больше полигонов в сцене, тем больше надо вычислительных ресурсов для их обработки. Поэтому 3D сцены без надобности не перегружают полигонами.
Почему так? Так сложилось исторически исходя из возможностей применения математики в 3D на заре ее зарождения. Это проще, чем другие математические представления, это удовлетворяет поставленным задачам. Но это не единственный возможный путь. Существуют так называемые пакеты твердотельного моделирования в которых объекты представляются в виде "полнотелых" деталей. Они предназначены для инженерного проектирования.
Кстати. Есть немало предметов которые исполнить с помощью 3ds Max очень затратно по времени и сложно физически. Например при моделировании двигателя внутреннего сгорания со всеми "внутренностями". Проще их выполнить в пакете твердотельного моделирования, а затем встроить в свою сцену в 3ds Max.
Но мы немного отвлеклись. В 3ds Max для моделирования физических свойств поверхности применяются материалы. Материалы в данном случае не только цвет и рисунок, но и отражающая, преломляющая способности, рельеф и т.п. Да, как правило, мелкие неровности поверхности имитируются с помощью материала. Это позволяет экономить количество полигонов, соответственно, компьютерные ресурсы. С другой стороны это увеличивает время визуализации (об визуализации дальше).
Затем необходимо установить камеры и настроить освещение так как второе зависит от того, что мы хотим получить в итоге, т.е. от точки "съемки". Настроить освещение - это целое искусство. Если на первых порах выставить свет надлежащим образом не получается - не расстраивайтесь сильно - это дело опыта, и, что греха таить, таланта.
Последний (или предпоследний) этап - ВИЗУАЛИЗАЦИЯ (rednder). Это равносильно тому, что мы нажмем на кнопку съемки фотоаппарата или видеокамеры.
Компьютер на основе геометрических размеров объектов в сцене, их расположения, примененных материалов, расположения/настроек света и настроек камеры рассчитает финальную картинку. В отличии от съемки фотоаппаратом это занимает значительное время. Все зависит от конфигурации компьютера, применяемого визуализатора, количества объектов и источников света в сцене, требуемого качества получаемого изображения этот процесс может растянуться на несколько часов. Или на несколько месяцев если речь идет о видео.
За визуализацию изображения отвечает специальный модуль - визуализатор. В зависимости от применяемого визуализатора можно рассчитывать на тот или иной результат. Не все визуализаторы позволяют получить так называемую фотореалистичную (когда искусственно созданное изображение претендует на сходство с реальным миром) картинку. Визуализатор может оперировать как физически корректной моделью распространения света, так и другими алгоритмами. Как же можно получить "правдивую" картинку если не использовать корректные алгоритмы? - может воскликнуть читатель. А вот так. Речь идет о физически корректных алгоритмах. Но никто не говорил, что нельзя того же результата добиться использую различные математические ухищрения и упрощения. Например, широко используется вероятностный метод Монте-Карло. Как правило, такие визуализаторы позволяют получить картинку требуемого качества за меньшее время, хотя тут все может зависеть от аппаратных возможностей компьютера в свете применения для визуализации графических ускорителей. Также такой подход позволяет с помощью настроек параметров управлять качеством итоговой картинки, применять различные эффекты и т.п.
Физические некорректные алгоритмы визуализации до недавнего времени были единственными доступными для рядового пользователя 3ds Max. Связано это с ресурсоемкостью физически корректных вычислений. Но в наше время даже владельцы топовых игровых ПК могут себе позволить использовать визуализаторы использующие такие алгоритмы.
В последние версии 3ds Max включены следующие визуализаторы: Scanline Renderer (наследие "седой старины", выбирается по-умолчанию, для серьезных проектов использовать не представляется возможным), mental ray (интегрирован в 3ds Max в 1999 году, фотореалистичный физически не корректный визуализатор), Quicksilver (появился в 3ds Max 2011, использует аппаратные возможности видеокарт, физически не корректный визуализатор), iray (можно сказать, что это физически корректный mental ray который может использовать для расчетов графический ускоритель, появился в 3ds Max 2012).
Напомню что текущая версия - 3ds Max 2015.
Также в связке с 3ds Max очень популярен визуализатор V-Ray который приобретается отдельно. В последнее время набирает популярность пока еще имеющий статус бета-версии и бесплатный (опять же, пока еще) визуализатор Corona Renderer. Он использует физически корректные алгоритмы.
Последним этапом, как правило, идет так называемая постобработка. На этом этапе корректируются цвета, перспектива, накладываются специальные эффекты и т.д. 3ds Max имеет некоторые для инструменты постобработки, но чаще всего для этих целей используются сторонние программы.

На этом введение заканчивается.

См. Часть 1. Глава 1. Примитивы.